超声检测计算题类

超声检测计算题类型及例题侯文科11、波长、频率和波速Cf＝2例题1（1.1）铝（A1）的纵波声速为6300m/s，横波声速为3100m/s，试计算2MHz的声波在铝（A1）中的纵、横波波长？解：已知CL=6300m/s,Cs=3100m/sf=2×106Hzλ=C/f纵波λL=CL/f=63×106/2×106=3.5（mm）横波λs=Cs/f=3.1×106/2×106=1.55（mm）32、声阻抗ZC4例题2甘油的密度为1270kg/m3，纵波声速为1900m/s，试计算其声阻抗？解：已知CL=1900m/s＝1.9×103m/s,ρ=1270kg/m3=1.27×103kg/m3Z=ρC=1.9×103×1.27×103=2.4×106kg/m2s53、波高比的分贝值1220lgHH64、声压反射率t和声压透射率（1.14－1.15）2121ZZrZZ7例题3不锈钢与碳素钢的声阻抗约差1%，试计算超声波由不锈钢进入碳钢时，复合界面上的声压反射率。解：设碳钢的声阻抗Z钢=1，则不锈钢的声阻抗Z不=1-1%=0.9984、声压往复透射率（1.16、5.9、5.11）2221211)(4rZZZZT往')1(2rrT往2323'ZZZZr9在底面全反射的情况下，声压往复透射率与声强透射率在数值上相等P384、声压往复透射率（波高比）界面回波与底面回波dB差值rrrTBS21lg20lg20rrrrTrBS'2')1(lg20lg202323'zzzzr10钛钢钛钢22''ZZ27.4-4.6r===0.25Z+Z27.4+4.6T=1-r=1-0.25=0.9375r0.25Δ=20lg=20lg≈-11.46(dB)T0.9375ZZ1.527.4===0.896Z+Z1.5+27.4r=20lg(dB)Tr--r0.2520lg10.50.93750.896水钛水钛－－－＝例题从钢材一侧探测刚钛复合板，已知=46×106kg/m2·S，=1.5×106kg/m2·S，=27.4×106KG/m2·S求**a.界面声压反射率**b.底面声压反射率**c.界面回波与底面回波dB差***d.如将钛底面浸在水中，问此时的界面回波与底面回波差多少dB？解：115、折射定律（1.4、1.8－1.9）21sinsinCC22111sinsinsinsinsin''SsLLSsLLLLCCCCC12例题：（7.7）采用钢焊缝探伤用的K=1斜探头（CL1=2700m/s，钢Cs=3200m/s）。检验某种硬质合金焊缝（Cs=3800m/s），其实际K值为多大？解：K=1tgβ1=1∴β1=45O根据折射定律：K2=tgβ=tg57.1o=1.513111sinsinSLCC5966.045sin32002700sinsin121oSLCC221sinsinSLCC8397.05966.027003800sinsin122LSCCo1.579387.0sin126、临界角（1.5－1.7）211sinLLICC211sinSLIICC111sinLSIIICC14例题：•解：已知钢中CL=5900m/s，CN=3230m/s，水中CL=1480m/s，超声波倾斜入射到水/钢的界面。•③求α1和αII。12110sin1480sin14,55900LILCC12110sin1480sin27.33230LIISCC＝157、材料衰减系数P52)3()(2])/lg(20[dB1~5.0）反射损失：NTTmnBBnm16)3(2]-6)/1lg(20[6dB;1~5.02）扩散衰减引起的损失反射损失：NTTBB8、单一介质纵波波源近场长度24SSFDN17例题：试计算5P14SJ探头，在水中（CL=1500m/s）的指向角和近场区长度？（1.5度；163毫米）解：已知f=5MHz=5×106Hz，D=14mm，CL=1500m/s=1.5×106mm/s，λ=C/f=1.5×106/5×106=0.3（mm)N=（D2/4λ）=142/4×0.3=163（mm)189、半扩散角10sin1.2270SSDD1010sin5722sin5722aabb19a或b一定平行于所在的坐标轴面例题：试计算率f=5MHZ，边长α=13mm的方晶片，在钢中（CL=5900m/s）主声速半扩散角为多少度？解：因为是正方形，不存在a和b的问题6605.9101.185101.185757513Cmmfa2010、未扩散区未扩散区内，平均声压可看做常数。1.64bN21•例题：已知钢中CL=5900m/s，水中CL=1480m/s，求2.5MHZ、Φ20mm纵波进探头在钢和水中辐射的纵波声场的近场区长度N、半扩散角θ0和未扩散区长度b各为多少？（42.4毫米；8.28度；69.5毫米；168.9毫米；2.07度；277毫米）•解：225,92.362.52042.4442.361.641.6442.469.5CmmfDNmmbNmm2211、近场区在两种介质中的分布出现零或负值如何考虑？P6323•例题：用CL=2730m/s，、Φ20mm的纵波直探头水浸探伤钢板，已知水层厚度为20mm，钢中CL=5900m/s，水中CL=1480m/s，求钢中近场长度为多少？•解：21S122222CDCN=N-L=-LC4λC=2014802037.442.365900mm2412、横波近场长coscos2sSFN2513、斜探头在介质中的近场长度tgtgLFLNNsS122'coscos26减去探头内部占有的近场长度L2:入射点到假想波源的距离14、规则反射体的回波声压（平底孔）220xFFPPfSf122112xxlg402714、规则反射体的回波声压（长横孔）xDxFpPfsf22031232112xxlg102814、规则反射体的回波声压（短横孔）ffsfDxlxFpP202914、规则反射体的回波声压（球孔）xxFpPsf4021222112xxlg203014、规则反射体的回波声压（大平底面和实心圆柱曲面）1212xxlg2031x2FPPs032回波声压计算:例题1:已知x≥3N，200mm处Φ2平底孔回波高为24dB，求400mm处Φ4平底孔和800mm处Φ2平底孔回波高各为多少dB？解：330220200222242422224223.14371.6922222.361ssffssffffPFFPxPFDPxxPFPFDPPxxxDXmmxxD平底孔＝长横孔例题2试计算在远场，频率为2.5MHZ的超声波探测Φ3平底孔与Φ1长横孔回波高相等时的声程。解：15、DGS（AVG）曲线34xANDfGDS==归一化距离归一化缺陷当量例题:用2P20Z直探头，检验厚度为340mm的饼形钢锻件，要求探伤灵敏度为Φ4mm，如利用通用型A、V、G曲线以底波调整探伤灵敏度，试计算A和G。解：225.92.9522034442.95340103440.220fCmmfDNmmxANDGD3516、压电晶片频率常数NP10120LCtfN36例题：某探头晶片的波速为CL=5740m/s，晶片厚度t=0.574mm，求该探头的标称频率为多少？解：066025.7410510220.574llCNtfCfHzt3717、仪器水平线性误差%1008.0maxba38例题：用IIW试块测定仪器的水平性线，当B1、B5分别对准2.0和10.0时，B2、B3、B1分别对准3.98、5.92、7.96，求该仪器的水平线性误差多少？解：3maxmax65.920.08100%0.80.08100%1%0.810Baab：3918、仪器垂直线性误差：)%(21ddD4019、底波法调节灵敏度（平行底面和圆柱曲底面）4122220lgfBxx（大平底与平底孔距离不同，Xf:平底孔XB大平底距离）19、底波法调节灵敏度（空心圆柱体）Ddxflg102lg2024219、借助平底孔试块调节灵敏度12122140lgxx43例题：用2.5P20Z探头径向探测Φ500mm的圆柱形工件，CL=5900m/s，如何利用工件底波调节500/Φ2灵敏度。解:mmfC36.25.2590022220lg22.3650020lg45.53.142xdB44备注：大平底除以平底孔，以基准试件调好灵敏度后，数值为正，则需要增益，反之，需要衰减例题：用2.5P20Z探头探伤为400mm的工件，如何利用150mm处Φ4平底孔调节400/Φ2灵敏度？解：122140lg440040lg292150xxdB45解：1）2）22225.92.362.5220lg10lg22.3620070020lg10lg35.53.1421100220lg10lg22.3620070020lg10lg39.53.1421100ffCmmfxdDdBxdDdB46用2.5P14Z直探头检验外径1100mm，壁厚200mm筒行锻钢件（XL=5900m/s）。（1）在外圆周作径向探伤时，如何用内壁曲面回波调节探伤灵敏度（Φ=2mm）？（2）在内壁作径向探伤时，如何用外壁曲面回波调节探伤灵敏度（Φ=2mm）？注：lg700/1100一定是负值20、当量计算法评定缺陷（平面和实心圆柱曲底面）)(22lg2022BfBfBfxxxx47适用于平底面和实心圆柱曲底面（相当于大平底声压公式）调节灵敏度，来计算缺陷当量的情况下，Xf：平底孔缺陷至探测面的距离，XB，平面底面至探测面的距离大平底除以平底孔得上式。△Bf：底波与平底孔缺陷的回波分贝差。（Xf-XB）一定与分子分母对应起来。2a（xf-Xb）分别得正或得负的意义？？20、当量计算法评定缺陷（空心圆柱体）22220lg10lg2()fBfBxdxDxx4820、已知灵敏度后，由当量计算法评定缺陷（以平底孔为基准）1212212140lg2()xxxx49（以平底孔为基准，平底孔对平底孔）注意X2-X1一定与分子分母对应起来。定量计算题例题:用2MHz，Φ20直探头对锻件探伤，发现距探测面240mm处有一缺陷，其回波高度比150/Φ2试块平底孔回波高6dB。求此缺陷的平底孔当量。解：12211640140lg15040lg62240104.520.3125xxmm50例题：锻钢件厚度320mm，用2.5MHz，Φ20直探头探伤。发现距探测面240mm处有一波高为36dB的缺陷波，而探头在工件完好处测得底面回波高度为52dB。求此缺陷的平底孔当量解：222216205,92.362.5220lg22.3624020lg5236163.143202706.5410fBfBCmmfxxmm51***例题:用2.5MHz，Φ20直探头探测厚度350mm的锻钢件，探伤灵敏度在200/Φ2平底孔试块上校正，当试块平底孔回波达基准高度时，测得工件中150mm处有一波高16dB的缺陷，求此缺陷的平底孔当量。（试块材质衰减不计，工件材质衰减为α双=0.02dB/mm，工件与试块耦合差4dB）注意此处用试块校准，所以仅仅考虑工件150mm距离